Законът на Ом и вериги с постоянен ток
Всяка верига, която изградиш — от просто джобно фенерче до зарядно за телефон — подчинява се на едно и също основно правило, свързващо три величини: колко силно бута батерията (напрежение), колко заряд протича в резултат (ток) и колко силно компонентите по пътя се съпротивляват на този поток (съпротивление). Законът на Ом, V = IR, свързва ги с такава проста пропорционалност, че можеш да предскажеш поведението на веригата само с аритметика, и лежи в основата на всяка по-напреднала техника за анализ на вериги — от последователни и успоредни мрежи до веригите с променлив ток в реалната електроника.
Напрежение, ток и съпротивление
Токът е скоростта на протичане на заряда. Съпротивлението се противопоставя на този поток. За омичен резистор удвояването на напрежението удвоява тока.
Последователни и успоредни съчетания
Резисторите последователно се събират директно. Успоредно реципрочната стойност на еквивалентното съпротивление е равна на сумата от реципрочните стойности на клоните.
Закон на Ом
Във верига напрежението е електрическият тласък, а токът е потокът заряд, който то произвежда. Законът на Ом казва, че токът през резистор е пропорционален на напрежението върху него — а съпротивлението ти казва колко силно резисторът се противопоставя на този поток.
Формулата
V = I · R
- V — напрежение (V): електрическият тласък през компонента
- I — ток (A): потокът електрически заряд през компонента
- R — съпротивление (Ω): колко силно компонентът се противопоставя на тока
Разрешен пример
Батерия 9 V е свързана през резистор 3 Ω. Колко ток тече?
- V = 9 V
- R = 3 Ω
- I = V / R
- I = 9 V / 3 Ω
I = 3 A
Провери се
Същата батерия 9 V е свързана към по-голям резистор 9 Ω. Какъв ток тече сега?
- 3 A
- Верен отговор: 1 A
- 81 A
Вярно! I = V / R = 9 V ÷ 9 Ω = 1 A — тройно съпротивление, третина от тока.
Къде виждаш това
Фенерче изгасва стабилно, докато батерията му се изчерпва — по-малко напрежение значи по-малко бутане, така че по-малко ток задвижва крушката и по-слаба светлина. Плъзгачът за затъмняване на всекидневна лампа е същият закон с копче: завъртането му покачва съпротивлението във веригата, а токът — и светлината — падат съответно.
Чести грешки
Упоритата грешка е третирането на V, I и R като три независими настройки — те не са: батерията фиксира напрежението, компонентът фиксира съпротивлението, а токът е следствието, I = V / R. Смени резистор 3 Ω с 9 Ω на същата батерия 9 V и токът пада от 3 A на точно 1 A — тройно съпротивление, третина от тока. Втора грешка е въображането, че токът отслабва, докато обикаля контура; токът е една единствена стойност, зададена от цялата верига.
Как се свързва
Това е речникът, който говори целият модул вериги — напрежение като бутане, ток като поток, съпротивление като опозиция — и всяко по-късно правило се свежда до него. Законите на Кирхоф, следващи, вземат това отношение за един резистор и го прилагат към възли и контури, така че вериги с разклонения да могат да се решават, а не само да се съзерцават.